JPH02263583A - レーザ加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザビームを用いて工作物等を加工するレー
ザ加工機に関する。

〔従来の技術〕

最近の炭酸（Ｃｏｔ　）ガスレーザ発振装置は高出力が
得られ、レーザビーム特性の質もよく、金属又は非金属
材料等の切断及び金属材料等の溶接等といったレーザ加
工に広く利用されるようになってきている。特に、ＣＮ
Ｃ装置（数値制御装置）と結合したＣＮＣレーザ加工機
として、複雑な形状を高速かつ高精度で切断する分野に
おいて急速に発展しつつある。

以下図面を用いて従来のレーザ加工機を説明する。

第３図は従来技術によるレーザ加工機の全体構成を示す
図である。レーザ加工機はレーザ発振装置１と、レーザ
用電源ユニット２と、ＣＮＣ装置３と、加工機４とで構
成される。

レーザ発振装置１の内部には放電管１１の両端に設けら
れた出力結合鏡１２と全反射鏡１３とからなる光共振器
が設置されている。放電管１１の外周上には２枚の金属
電極１４が取り付けられている。金属電極１４の一方は
接地され、他方はレーザ電源ユニット２の高周波電源に
接続される。

２枚の金属電極１４間には高周波電圧が印加される。こ
れによって、放電管１１内に高周波グロー放電が発生し
、レーザ励起が行われ、レーザビーム１６が出力結合鏡
１２から外部に取り出される。

通常は、共振器内の一レーザガスを循環させ、レーザガ
スを冷却するために送風機が設けられるが、本図では省
略しである。

全反射鏡１３はレーザビームの大部分を反射するが、ご
く一部のレーザビームを透過できるように構成されてい
る。例えば、反射率が９９．７％で透過率が０．０３％
のものが全反射鏡１３として使用される。全反射鏡１３
の後部には、僅かに漏れてきたレーザビームのパワーを
測定するためのパワーメータ１５が設置しである。パワ
ーメータ１５で僅かに漏れてきたレーザビームを測定す
ることにより、出力結合鏡１２から出射されるレーザビ
ームのパワーをモニターすることができる。

これは、出力結合鏡１２から出射されるレーザビームと
、全反射鏡１３から漏れるレーザビームとは全反射鏡１
３の透過率によって一定の比に決定されることを利用し
たものである。

レーザ発振装置１を出射したレーザビーム１６は、ミラ
ー１７によって加工機４のミラー１日に送られる。

加工機４はレーザビームをワーク５３に照射させ、ワー
ク５３をレーザビームに対して相対的に移動させる働き
をする。即ち、ミラー１７を経たレーザビームはミラー
１８及び１９を経て集光レンズ４１に送られる。ミラー
１８及び１９はレーザビーム走査手段４６の内部に設け
られる。ミラー１８は固定されているが、ミラー１９は
送り機構４３によってＹ軸方向４５に移動する。加工テ
ーブル４８は送り機構４４によってＸ軸方向４７に移動
する。従って、送り機構４３及、び４４・によリレーザ
ビーム４２とワーク５３とは２次元状に移動する。

集光レンズ４１はレーザビーム４２を集光してワーク５
３に照射するものであり、ミラー１９と共に移動するよ
うに構成されている。集光レンズ４１の焦点５２では、
非常にエネルギー密度が高く高温の状態になっているた
め、−瞬のうちにレーザ加工が行われる。

このように加工機４では送り機構４３及び４４によって
加工テーブル４８上をレーザビーム４２が走査し、ワー
ク５３に複雑な加工を施す。

ＣＮＣ装置３はケーブル３１を介してレーザ発振装置１
及びレーザ用電源ユニット２に接続され、ケーブル３２
を介して加工機４に接続される。ＣＮＣ装置３は高精度
にワーク５３及びレーザビーム４２の移動及び位置決め
等を制御し、加工時のレーザ出力、加工速度等の指令を
与える。

〔発明が解決しようとする課題〕

レーザ加工機の性能を維持するためにはビームモードの
確認や、光軸の調整は欠かすことのできない作業である
。即ち、レーザ発振装置１から出射されるレーザビーム
について、そのビームモードを一定に保ったり、レーザ
ビームの光軸を加工機４のビーム伝送系に正しく調節し
なければならない。このため、例えば、各ミラーの直前
にアクリルブロック等を配置し、それをレーザビームで
焼いて、モードや光軸を確認するといった作業を行う。

この時、レーザ発振装置１のパワ７が大きすぎたり、照
射時間が長すぎると、アクリルを突き抜けて、予期せ、
ず加工ヘッドからレーザビームが照射されてしまい、非
常に危険な状態になることがある。

一方、従来のレーザ加工機では、レーザ発振装置１の出
力を測定するパワ−メータ１５はレーザ発振装置１に内
蔵されており、レーザ出力を常に監視することができる
ようになっている。

しかし、一般のレーザ加工機では、レーザ発振装置から
出射されたレーザビームは複数のミラーファイバー、レ
ンズ等を伝わって伝送される。従って、加工性能の低下
は、これらビーム伝送系が原因となっている場合も多い
。例えば、集光レンズ４１が何らかの原因で汚染されレ
ーザビームの透過率が落ちれば、レーザ発振装置の制御
装置上に表示されているレーザ出力に変動が無いにもか
かわらず、焦点５２でのエネルギー密度が低下し、レー
ザ加工に異常をきたすことになる。従って、第３図の場
合、ビーム伝送系を構成するミラー１７．１８及び１９
や集光レンズ４１が汚染され、ワーク５３に照射される
レーザビームの出力が低下しても、パワーメータ１５で
それを検出することはできない。

このような場合、ビーム伝送系を構成する要素をひとつ
ずつ調べるか、実際にパワーメータを集光レンズ４１の
出力端に設置して、加工ヘッドから出射されるレーザビ
ームの出力を測定しなければならない。また、この時パ
ワーメータの位置を調整したり、配線配管を適当に調節
しなければならず、障害対策にかかる費用と時間が大き
いという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、レ
ーザ加工機の性能を維持するためのビームモードの確認
及び光軸の調整を安全に行うことのできるレーザ加工機
を提供することを第１の目的とする。

また、ビーム伝送系が原因で生じる加工性能の低下を容
易に検出することのできるレーザ加工機を提供すること
を第２の目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、レーザ発振装置
から出射されるレーザビームの熱を利用してワークを加
工するレーザ加工機において、レーザ出力を吸収するた
めのビームアブソーバを加工機上の所定位置に設け、加
工性能の維持６１！認を行う際に前記ビームアブソーバ
に前記レーザビームを照射するように構成したことを特
徴とするレーザ加工機が、提供される。

〔作用〕

レーザ出力を吸収するためのビームアブソーバを加工機
上の所定位置に設け、加工性能の維持確認を行う際にビ
ームアブソーバにレーザビームを照射することによって
、レーザビームの出力を弱め、他の方向に照射するのを
防止できるので、ビームモードの確認及び光軸の調整を
行う点検調整作業を安全に行うことができるようになる
。

特に、本発明の推奨される形態として、従来レーザ発振
装置にのみ内蔵されていたパワーメータを加工機上の所
定位置にも設置し、それをビームアブソーバとして使用
する。これによって、ビーム伝送系で生じた加工性能の
低下を容易に確認することができるようになる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例であるレーザ加工機の全体構
成を示す図である。第３図と同一の構成要素には同一の
符合が付しであるので、その説明は省略する。

本実施例が従来のものと異なる点は、ビームアブソーバ
として作用するパワーメータ５０を加工テーブル４８上
の予め決められた位置（例えば加工機４の原点）に設け
、そのパワーメータ５０の検出結果をケーブル３３を介
してＣＮＣ装置３に出力している点である。即ち、レー
ザ発振装置ｌから出射されたレーザビームは、ビーム伝
送系を経て加工テーブル４日上でレーザ加工に用いられ
るが、実際に加工ヘッドから照射されるレーザビ−ムの
パワー測定は、加工テーブル４８上に設置されたパワー
メータ５０で行われる。

ＣＮＣ装置３は、パワーメータ５０からの検出。

結果を入力し、レーザ発振装置１及び加工機４を制御す
る。このようなシステムではふつう原点と呼ばれる位置
があり、加工テーブル４８上の任意の位置がこの原点を
基準に決定される。原点への移動は、一般に原点復帰と
呼ばれるごく簡単な操作で行えるので、ここにパワーメ
ータ５０を設置する。

本実施例では、予めＣＮＣ装置３をプログラミングして
おき、自動的に測定位置に移動してパワー測定し、得ら
れたデータをレーザ発振装置１内のパワーメータ１５の
データと比較して、異常のある場合は警告を画面に表示
するようになっている。即ち、始業点検、定期点検のと
き、あるいは加工性能が低下してきたと思われるときに
、パワーメータ５０の位置する場所に加工ヘッドを移動
させてビームを照射させる。このとき、レーザ発振装置
１にモニター用として付属しているパワーメータ１５と
比較し、予め測定しておいたデータと照合する。レーザ
発振装置１の出力が低下していないにもかかわらず、加
工機４側のパワーメータ５０の指示する値が不相応に小
さいものであれば、ビーム伝送系に何らかの問題が在る
ことが判明する。

パワーメータ５０には使用しないとき塵埃から保護する
ためにカバー５１が設けられている。パワーメータ５０
でパワー測定するときは、カバー５１を開け、加工ヘッ
ドをあらかじめ決められた位置（加工機４の原点）に移
動してビームを照射すればよい。このとき集光レンズや
集光ミラーを用いているレーザ加工機では、ビームアブ
ソーバとして作用するパワーメータ５０を保護するため
に焦点５２を上方に位置させて、パワーメータ５０に照
射されるビーム径を十分大きくとるように設定する。

また、パワーメータ５０はレーザビームの吸収体として
作用するので、ビームモードの確認及び光軸の調整時に
、レーザビームが予期せぬ方向へ照射するのを防止する
こともできる。

第２図は本発明の他の実施例である多関節型ロボットを
用いたレーザ加工機の一例を示す図である。このような
レーザ加工機を有するロボットは溶接などに用いられ、
レーザビームの伝送系に光ファイバー６を用いる場合が
多い。このようなフレキシブルなシステムでは、加工ヘ
ッドからレーザビームをいろいろな方向に照射すること
ができるが、逆に誤って人体にビームを照射してしまう
可能性も大きい。従って、本例では加工性能の維持確認
を行う際のメンテナンス作業時にパワーメータ（ビーム
アブソーバ）６１に加工ヘッドを向けておくことにより
、作業時の安全を確保できるという効果がある。また、
ビーム伝送系に何らかの問題が在ることも容易に確認で
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、点検調整作業時に
、ビームが加工ヘッドから予期せず出射されてしまって
も、レーザビームの吸収体であるパワーメータあるいは
ビームアブソーバにより危険を未然に防げるという効果
がある。

また、ビーム伝送系が原因で生じる加工性能の低下を容
易に点検でき、加ニジステム全体の性能の確認ができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるレーザ加工機の全体構
成を示す図、 第２図は本発明の他の実施例である多関節型ロボットを
用いたレーザ加工機の一例を示す図、第３図は従来技術
によるレーザ加工機の全体構成を示す図である。 １−・−−−一−−−−−−−レーザ発振装置２　　−
レーザ用電源ユニット ３　　　・・−〇ＮＣ装置 ４　　−加工機 ４３．４４・・・・・・・・・−一−−−・送り機構５
０−−−−−−−−−−・・−・・・パワーメータ５３
・−−一−・−・−・−ワーク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ発振装置から出射されるレーザビームの熱
   を利用してワークを加工するレーザ加工機において、 レーザ出力を吸収するためのビームアブソーバを加工機
   上の所定位置に設け、加工性能の維持確認を行う際に前
   記ビームアブソーバに前記レーザビームを照射するよう
   に構成したことを特徴とするレーザ加工機。
2. （２）前記ビームアブソーバにレーザ出力を測定するパ
   ワーメータを用い、前記パワーメータの出力を基にビー
   ム伝送系が原因で生じる加工性能の低下を検出すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工機
   。
3. （３）前記ビームアブソーバは前記加工機の原点上に設
   けることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレー
   ザ加工機。
4. （４）前記加工機は前記ワークと前記レーザビームとを
   Ｘ軸及びＹ軸方向へ相対的に移動させる送り機構を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ
   加工機。
5. （５）前記加工機は多関節ロボットで構成されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工機。